JP2006337801A - 投射型映像表示装置、投射型マルチ映像表示装置及びそれらの映像表示方法 - Google Patents

投射型映像表示装置、投射型マルチ映像表示装置及びそれらの映像表示方法 Download PDF

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哲史 宇於崎
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Abstract

【課題】 表示光変調部の種類、あるいは投射型映像表示装置の構成に依存することなくあらゆる投射型映像表示装置に適用でき、表示される映像の輝度を常時測定して調整することができる投射型映像表示装置を提供する。
【解決手段】 光源11と、表示光変調部13と、光変調制御部23と、光源11からの出射光を、透過光52と、反射光53に分離させる透過/反射部12と、透過光52と反射光53のうちの測定用光の輝度を測定する輝度測定部16と、測定用光の輝度の初期定数値を格納する記憶部18と、輝度の測定値と初期定数値との比較結果が略合致しない場合に、測定値を初期定数値に略合致させるための補正係数を演算する補正係数演算部17とを備え、光変調制御部23は、補正係数演算部17から出力される補正係数により、外部より入力される映像信号を表示させる信号の輝度を補正してから出力する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、投射型映像表示装置の構成及び映像の表示方法に関し、より詳しくは、投射型映像表示装置では光源の経時変化等で輝度変化することに対応して自動で輝度を調整して映像を表示する構成及び表示方法に関する。あるいは、そのような投射型映像表示装置を複数用いて投射型マルチ映像表示装置を形成する場合の、各々の投射型映像表示装置の輝度を合致させる構成及び表示方法に関する。
投射型映像表示装置の種類としては、スクリーンの位置により分類すると、例えば、投射型映像表示装置の筐体の前面にスクリーンを備えて後方側から変調された投射光を当てて映像を表示させるリアプロジェクタと、投射型映像表示装置の筐体にはスクリーンを備えないでスクリーンは筐体の外部に設置し、その筐体の前面から変調された投射光をそのスクリーンに投射して映像を表示させるフロントプロジェクタがある。
また、投射光の投影方式により分類すると、例えば、RGB(赤・緑・青)それぞれの陰極線管(CRT)からの投射光を直接に外部のスクリーンに投影するCRT方式のプロジェクタと、透過型の液晶(LCD)の背面側から光源の出射光を透過させる際に変調して前面側から投射光を出射させる透過型液晶方式のプロジェクタと、反射型の液晶の表面で光源の出射光を反射させる際に変調した投射光を出射させる反射型液晶方式のプロジェクタと、光源からの出射光をDMD(Digital Micromirror Device)素子の表面上に配置されて角度制御が可能な微細な鏡を毎秒数千回も高速動作させて反射させる際に変調して出射させるDLP(Digital Light Processing)方式のプロジェクタがある。
又、DLP方式のプロジェクタには、更に、高速で回転するカラーフィルタからの赤・緑・青の光を順番に1チップのDMD素子に当てて各色に対応した映像を連続して表示させる単板式のDLPプロジェクタと、赤・緑・青の各色光に対応した3チップを用いて表示させる3板式のDLPプロジェクタがある。
上記した各種の投射型映像表示では、光源として、例えば、高輝度のランプが用いられている。しかし、そのようなランプは、経時変化や光学部品の交換などの要因により光源としての輝度が変化してしまい、その変化は、使用者が目視する映像の輝度に影響を及ぼすため、使用者はその度に最適な輝度に調整する必要があった。
また、上記した投射型映像表示装置を複数組み合わせたマルチ画面を表示可能な投射型マルチ映像表示装置が知られている。投射型マルチ映像表示装置では、画面数の増加により径時変化や光学部品の交換などの要因により光源としての輝度が変化する頻度も増加する。さらに、投射型マルチ映像表示装置は、例えば、インフラシステムあるいはセキュリティシステムを監視する用途に用いられることがあり、そのような用途では24時間運転といった長時間連続運転が行われる場合がある。従って、経時変化や光学部品の交換などの頻度は通常の投射型映像表示装置よりも高くなる。
また、このような投射型マルチ映像表示装置は、構成する各投射型映像表示装置の輝度が統一されていないと、全体として一つの画面として視認するのが困難であるが、その場合に、上記したように最適な輝度に調整しなければいけない頻度が増加しているにも関わらず、用途として監視等に用いられることが多いことから、運転を一旦停止し、調整作業を行うための時間を確保することは難しかった。
このような問題を解決するために、一部の形式に限られた投射型映像表示装置ではあるが、投射型映像表示装置の運転を停止させることなく、且つ、表示される映像に影響を与えずに輝度を常時測定し、その測定値に基づいて表示される映像の輝度を自動的に調整する方法が知られている。
その従来の、表示される映像に影響を与えずに輝度を常時測定して調整する方法としては、例えば、DMD素子を用いたDLP方式の投射型映像表示装置では、オフ光と呼ばれる映像表示に用いられない出射光が発生するため、そのオフ光を常時測定し、その測定値に基づく補正係数演算を行い、演算結果を入力される映像信号にフィードバックして補正することで、表示される映像の輝度を調整する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、リアプロジェクタ・タイプで映像を拡大させて投影する投射型映像表示装置の投射拡大表示装置(表示光変調部)とスクリーンとの間に、光学透過/反射体を配置すると共に、その光学透過/反射体からの反射光を撮像する撮像素子(カメラ)を設けて表示される映像の輝度を常時測定して、さらに、反射光から各色毎の誤差値を算出して補正値を演算して調整する方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。
特開2004−343581号公報 特開平7−15692号公報
しかしながら、特許文献1の表示される映像の輝度を常時測定して調整する方法は、オフ光が存在するDLP方式の投射型映像表示装置のみに限り、表示される映像の輝度を補正する方法であり、オフ光の存在しない表示光変調部を用いた投射型映像表示装置では、この方法を適用できず、輝度を測定する際に映像が表示できなくなるという問題があった。
特許文献2の表示される映像の輝度を補正する方法は、スクリーンを内蔵してそのスクリーンと投射拡大表示装置(表示光変調部)との間に光学透過/反射体を配置できるリアプロジェクタタイプの投射型映像表示装置のみに限り、表示される映像の輝度を補正する方法である。
つまり、上記した従来の表示される映像の輝度を補正する方法は、表示光変調部の構成あるいは投射型映像表示装置の構成に依存しており、表示光変調部に特有の構成、あるいは、投射型映像表示装置に特有の構成を有するような、制約された条件内の投射型映像表示装置の構成でのみ有効であり、輝度を常時測定して調整する方法である。
逆に言えば、従来の各方法では、上記した以外の表示光変調部の構成あるいは投射型映像表示装置の構成には対応しておらず、任意の種類の投射型映像表示装置で、装置の運転を止めず、且つ、表示される映像に影響を与えずに、表示される映像の輝度を常時測定して補正することはできなかった。つまり、上記した従来の表示される映像の輝度を補正する方法は、全ての方式の投射型映像表示装置の構成に対応して輝度を常時測定して調整することはできないという問題があった。
本発明は、上記した従来の表示される映像の輝度を補正する方法の問題点を解決するものであり、表示光変調部の種類、あるいは投射型映像表示装置の構成に依存することなくあらゆる投射型映像表示装置に適用でき、表示される映像の輝度を常時測定して調整することができる投射型映像表示装置、及び、その映像表示方法を提供するものである。
本発明に係る投射型映像表示装置は、映像を投射して表示可能な輝度を有する出射光を発生させる光源と、
外部から入力される映像信号に基づいて前記出射光を変調させた変調投射光にして出力する表示光変調部と、
前記外部から入力される映像信号を、前記表示光変調部で前記出射光を変調させるための制御信号にして出力する光変調制御部と、
を備える投射型映像表示装置であって、
前記光源からの出射光を、その一部を透過させた透過光と、その残りを反射させて進行方向を変化させた反射光に分離させる透過/反射部と、
前記透過光と反射光のうちの進行方向が前記表示光変調部ではない方である測定用光の輝度を測定する輝度測定部と、
投射型映像表示装置の製造時あるいは設置時に調整される前記測定用光の輝度の初期定数値を格納する記憶部と、
前記輝度の測定値と前記初期定数値を比較し、比較結果が略合致しない場合に、前記測定値を前記初期定数値に略合致させるための補正係数を演算する補正係数演算部と
を更に備え、
前記光変調制御部は、前記補正係数演算部から出力される補正係数により、外部より入力される映像信号を表示させる信号の輝度を補正してから出力する。
本発明の投射型映像表示装置では、光源と表示光変調部との間に透過/反射部を配置させ、映像表示用の光路とは別の輝度測定用の光路を生成されるように光源からの出射光を分離させたので、表示光変調部の種類に制限されず、映像に影響を与えることなく、輝度を常時測定することができる。従って、本発明の投射型映像表示装置では、装置の運転中でも光源の輝度を測定することができることから、その測定結果に基づいて輝度の補正値を演算し、輝度を自動的に調整することができることになり、使用者の所望する輝度を常に維持することができる。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施形態1に係る投射型映像表示装置の概略構成を示すブロック図である。
図1の投射型映像表示装置1内には、高輝度の出射光を発生させるランプ等からなり、映像を投射して表示可能な輝度を有する出射光51を発生させる光源部11と、光源部11からの出射光51をその一部を透過させた透過光52とその残りを反射させて進行方向を変化させた反射光53に分離させる所謂ハーフミラーである透過/反射部12と、外部から入力される映像信号に基づいて、光源部11からの出射光が透過/反射部12で反射された反射光53に対して変調処理を実施し、その映像を表示させるために変調させた変調投射光を出力する表示光変調部13と、例えば、スクリーンに変調された投射光を合焦させて映像を表示させるための光学レンズ等である光学部品部14と、投射光による映像が表示されるスクリーン15とが備えられる。
従って、本実施の形態の投射型映像表示装置では、投射型映像表示装置1の筐体の内部に、表示光変調部13からの変調投射光により画像が表示されるスクリーン15を有している。
また、図1では、透過/反射部12は、光源部11からの出射光を表示光変調部13に導く反射鏡の位置に、その反射鏡の代わりに設置されており、反射光53が表示光変調部13に出力され、透過光52が輝度測定部16に出力される位置及び角度で配置される。図1の場合は、表示光変調部13は、例えば、透過型液晶素子等の透過型の表示光変調素子31を備える。
投射型映像表示装置1内には、さらに、透過/反射部12の透過光と反射光のうちの進行方向が表示光変調部13ではない方である測定用光(図1の場合は透過/反射部12の透過光52)の輝度の値を測定する輝度測定部16と、輝度測定部16による輝度の測定値と後述する記憶部18に格納されていた測定用光の輝度の初期定数値を比較し、略合致しない場合(比較結果が所定の誤差の許容範囲を超えてしまい合致しない場合)に、その測定値を初期定数値に合致させるための補正係数を演算する補正係数演算部17と、投射型映像表示装置の製造時あるいは設置時に調整される前記測定用光の輝度の測定値を初期定数値として格納する記憶部18とが備えられる。
また、投射型映像表示装置1内には、投射型映像表示装置1の全体的な動作を制御し、例えば、表示光変調部13で映像信号入力に基づいて光源部11からの出射光が透過/反射部12により分離された一方の映像表示用光(図1では反射光53)に対して変調処理を実施する動作や、補正係数演算部17で輝度の測定値と初期設定値とを合致させるための補正係数を演算する動作等を制御する装置制御部21と、投射型映像表示装置の外部から入力する映像信号入力を、例えば、内部で処理可能な信号に変換する映像信号処理部22と、外部から入力される映像信号を、前記表示光変調部で前記出射光を変調させるための制御信号にして出力すると共に、補正係数演算部から出力される補正係数により、外部より入力される映像信号を表示させる信号の輝度を補正してから出力する光変調制御部(輝度補正部)23と、投射型映像表示装置1の各電器回路部に電源電力を供給する電源部24とが備えられる。
図2は、図1の透過/反射部12が光源部11からの出射光51を透過光52と反射光53に分離させる場合の一例を示した図である。
図2の透過/反射部12は、例えば、入射光の1/10を透過し、残りを反射させるように設定される。図2では、光源部11からの1000ルーメンの出射光51は、透過/反射部12でほとんど(1/9)が反射されて、その反射光53(900ルーメン分)が表示光変調部13に入射される。出射光51の残りの1/10(100ルーメン分)が、透過光52として輝度測定部16に入射される。
輝度測定部16に入射される光束が少ない理由は以下のようになる。一般的に投射型映像表示装置(プロジェクタ)の光源からの出射光は高輝度であるため、そのままの高輝度光をセンサ等で測定しようとしても、測定値が常に飽和してMAX値を示してしまい、輝度の変化を測定できないことになる。このような光源からの高輝度の出射光を測定するために、一般的には輝度減衰用フィルタで出射光の輝度を減衰させてから測定する。つまり、光源の輝度が非常に高い場合、そのままの輝度では輝度測定部のセンサの測定可能範囲を超えてしまうことがあるので、輝度測定部16の前段に輝度減衰フィルタを挿入し、測定可能範囲内に収まるようにする必要がある。
例えば、図2の透過/反射部12では、透過光52と反射光53の比率について、表示光変調部13に出力される方の比率が輝度測定部16に出力される方の比率よりも小さくなるように設定され、さらに、輝度測定部16に出力される方の輝度が、輝度測定部16で測定可能な輝度よりも小さくなるように設定される。
本実施の形態では、この輝度減衰用フィルタに代えて、ハーフミラーの透過/反射部12を用いて減衰された光を、輝度測定部16で測定している。言い換えれば、本実施の形態では、透過/反射部12を新規に設けることに代えて、投射光学系の中に元々配置されている折り返しミラーを透過/反射部に置き換えて設置することができる。その場合、折り返しミラーを透過した光は、そのミラーの透過率に応じて輝度が減衰される。つまり、折り返しミラーを変更して透過/反射部を用いることで、輝度減衰フィルタを追加することなくセンサの測定可能範囲内に収めることが可能となる。
図3は、図1の表示光変調部13内の表示光変調素子31が反射型のDMD素子になった場合の一例を示したブロック図である。
図3の場合には、図1の透過型の素子を示した場合と異なり、表示光変調部13は、反射型の表示光変調素子31a(DMD素子)を備える。そのため、表示光変調部13は、映像表示用光(図1では反射光53)の進行方向に対して所定角度(45度)だけ入射光側に傾けられて配置されている。そのため、表示光変調部13で変調されて光学部品部14に出力される変調投射光は、入射光に対して直角方向に出力されることになる。
また、図3においても図1と同様に、透過/反射部12は、光源部11からの出射光を表示光変調部13に導く反射鏡の位置に、その反射鏡の代わりに設置されており、反射光53が表示光変調部13に出力され、透過光52が輝度測定部16に出力される位置及び角度で配置される。
図4は、表示光変調素子31bが反射型の液晶素子である場合の一例を示したブロック図である。
光源部11の内部には、例えば、電源部24から電源電力の供給を受けて投射光を発生させる光源用ランプ41と、光源用ランプ41で全周囲に向けて発生された投射光を表示光変調部側のみ集光させるように反射するリフレクタ42が設けられている。
光源部11から出射した投射光は、第1の分光用ダイクロイックミラー43aで、例えば青色が分離されて直角に反射され、残りの色が直進して通過する。その通過した投射光は、第2の分光用ダイクロイックミラー43bで、例えば緑色が分離されて直角に反射され、残りの色(赤色)が直進して通過する。その通過した投射光(赤色)は、第3の偏光ビームスプリッタ(PBS)62cに入力されるが、その前に回折格子63cでP偏光(入射面内で電場が振動)に偏光面が揃えられる。P偏光に偏光面が揃えられた赤色の投射光は、PBS62c内を直進して反射型の液晶パネル61cで変調されて反射されるが、その前に、1/4波長板64cで偏光面が1/4だけ回転されてから反射される。反射光は、1/4波長板64cで偏光面がさらに1/4だけ回転されてS偏光(入射面に垂直な方向に電場が振動)になるので、PBS62c内で直角に反射されてPBS62cから出力される。
第1の分光用ダイクロイックミラー43aで、分離されて直角に反射された青色の投射光は、第1の偏光ビームスプリッタ(PBS)62aに入力されるが、その前に回折格子63aでS偏光に偏光面が揃えられる。S偏光に偏光面が揃えられた青色の投射光は、PBS62a内で直角に反射されて反射型の液晶パネル61aで変調されて反射されるが、その前に、1/4波長板64aで偏光面が1/4だけ回転されてから反射される。反射光は、1/4波長板64aで偏光面がさらに1/4だけ回転されてP偏光になるので、PBS62a内を直進して通過してPBS62aから出力される。
第2の分光用ダイクロイックミラー43bで、分離されて直角に反射された緑色の投射光は、第2の偏光ビームスプリッタ(PBS)62bに入力されるが、その前に回折格子63bでS偏光に偏光面が揃えられる。S偏光に偏光面が揃えられた青色の投射光は、PBS62b内で直角に反射されて反射型の液晶パネル61bで変調されて反射されるが、その前に、1/4波長板64bで偏光面が1/4だけ回転されてから反射される。反射光は、1/4波長板64bで偏光面がさらに1/4だけ回転されてP偏光になるので、PBS62b内を直進して通過してPBS62bから出力される。
PBS62bから出力された緑色の変調光は、弟1の集光用ダイクロイックミラー44aで直角に反射される。また、弟1の集光用ダイクロイックミラー44aは、PBS62cから出力された赤色の変調光については透過させるので、第1の集光用ダイクロイックミラー44aの出力光は、赤色の変調光と緑色の変調光が混合した光となる。
PBS62aから出力された青色の変調光は、第2の集光用ダイクロイックミラー44bを透過する。また、第2の集光用ダイクロイックミラー44bは、弟1の集光用ダイクロイックミラー44aから出力された赤色の変調光と緑色の変調光が混合した光を直角に反射させるので、第2の集光用ダイクロイックミラー44bの出力光は、赤色の変調光と緑色の変調光と青色の変調光が混合した光となる。この3色の変調光が混合した光が投射レンズ等の出射光用の光学部品部14でスクリーン15に結像されるようにフォーカシングされる。
また、図4の場合には透過/反射部12は図示されていないが、光源部11と表示光変調素子31bとの間に、図3と同様に配置される。この場合も、透過/反射部12は、光源部11からの出射光を表示光変調部13に導く反射鏡の位置に、その反射鏡の代わりに設置され、反射光53が表示光変調部13に出力され、透過光52が輝度測定部16に出力される位置及び角度で配置される。
また、本実施の形態の投射型映像表示装置の映像表示方法としては、以下のステップを少なくとも有している。
(1)透過/反射部12で、出射光を、その一部を透過させた透過光と、その残りを反射させて進行方向を変化させた反射光に分離させるステップ。
(2)輝度測定部16で、透過光52と反射光51のうちの進行方向が表示光変調部13ではない方(本実施の形態では透過光52)である測定用光の輝度を測定するステップ。
(3)記憶部18で、投射型映像表示装置1の製造時あるいは設置時に調整される測定用光の輝度の初期定数値を格納するステップ。
(4)補正係数演算部17で、輝度の測定値と初期定数値を比較するステップ。
(5)上記ステップ(4)の比較結果が略合致しない場合に、測定値を初期定数値に略合致させるための補正係数を演算するステップ。
(6)上記ステップ(5)の補正係数により、外部より入力される映像信号を表示させる信号の輝度を補正してから出力するステップ。
本実施形態の投射型映像表示装置では、透過/反射部12で光源部11からの出射光51に対して、一部を透過させ、残りを反射させることで分離させ、映像表示に用いられる光とは別経路を経由する光を生成し、その別経路の光で輝度を測定する。特に、DMD素子のような反射型の表示光変調素子31を用いる投射型映像表示装置では、その光源部11から反射型の表示光変調素子31までの光学経路中に、映像表示に用いられる光を表示光変調素子31に導く反射鏡が配置されることが多いが、その反射鏡を透過/反射部12に置き換えることにより、光源部11からの出射光について映像表示に用いられる光とは別経路を経由する光を、容易に且つ最小限の追加部品により生成することができる。
また、本実施の形態のように、透過/反射部12を投射型映像表示装置の光源部11から表示光変調素子31までの光学経路中に組み込むことで、映像を表示する光と輝度検出に用いる光は別経路を通ることになり、映像信号に基づいて出射光が変調された変調投射光(表示する映像)への他の光の影響を最小限に抑制することができ、更に光源部11自体の輝度の変化を精度良く常時測定することができる。従って、輝度を常時測定できるだけでなく、測定値から補正係数を演算し、光変調制御部(輝度補正部)23で入力される映像信号を自動的に調整することが可能となり、使用者が所望する輝度を常に保つことが可能となる。
また、本実施の形態の投射型映像表示装置は、映像を表示する光とは別経路の光に対して輝度の検出を行うため、表示光変調部がDLP方式のオフ光のような映像表示に用いない光を得ることができない場合にも適用することができる。例えば、表示光変調部として、透過型液晶素子を用いた装置であれば、光源部11となるバックライトと、透過型液晶素子との間の光学的経路中に、透過/反射部12を配置させることで、本実施の形態の効果を得ることができる。
このように本実施の形態の投射型映像表示装置では、表示光変調部の種類、あるいは投射型映像表示装置の構成に依存することなくあらゆる投射型映像表示装置に適用でき、表示される映像の輝度を常時測定して調整することができる投射型映像表示装置、及び、その映像表示方法を提供することができる。
実施の形態2.
図5(a)〜(c)は、本発明の実施形態2に係る複数(4表示部)の映像信号を一度に表示可能な投射型マルチ映像表示装置の画面を示す図である。
なお、投射型マルチ映像表示装置は、複数(4表示部)の映像信号を一度に表示可能であり、その構成は、例えば、図1あるいは図3に示されたブロック図の投射型映像表示装置の構成を複数(4表示部分)用いたものである。
図5(a)は、例えば、投射型マルチ映像表示装置の製造時あるいは設置時に調整される測定用光の輝度の初期定数値を示している。左上の第1表示部では、輝度の測定値が100であり、補正係数が70になっている。同様に右上の第2表示部では、輝度の測定値が90であり、補正係数が90になっている。さらに、左下の第3表示部では、輝度の測定値が105であり、補正係数が80になっており、右下の第4表示部では、輝度の測定値が110であり、補正係数が100になっている。これらの各値が記憶部18に格納される。この投射型マルチ映像表示装置は、使用開始の当初には、この図5(a)の各値により全表示部(4表示部)共、使用者が所望する輝度を常に一定に保たれている(全表示部の輝度が一致している)。この時の測定値と補正係数が初期定数値として記憶部18に維持される。但し、各測定値はセンサ(輝度測定部16)のバラツキにより必ずしも同じ値を示さない。
図5(b)は、例えば、投射型マルチ映像表示装置が任意の時間だけ使用されて測定用光に経時変化あるいはランプの交換等により輝度に変化が発生した場合を示している。左上の第1表示部では、輝度の測定値が90であり、補正係数が70になっている。同様に右上の第2表示部では、輝度の測定値が90であり、補正係数が90になっている。さらに、左下の第3表示部では、輝度の測定値が105であり、補正係数が80になっており、右下の第4表示部では、輝度の測定値が110であり、補正係数が100になっている。つまり、図5(b)では、第1表示部の輝度の測定値のみが90に低下し、他の画面は初期定数値を維持している状態である。この場合には、第1表示部の輝度のみが10%低下していることになる。第1表示部の投射型映像表示装置では、記憶部18に格納された初期定数値の測定値と現時点の測定値との比較により輝度が10%低下していることを検出し、補正係数演算部17で、記憶部18に格納された初期定数値の補正係数を10%増加させて現在の補正係数を設定して、光変調制御部(輝度補正部)23で補正を実施する。
図5(c)は、例えば、図5(b)で輝度の測定値が90に低下した第1表示部について、補正係数を演算しなおして、測定値が初期定数値を維持できるようにした場合を示している。左上の第1表示部では、輝度の測定値が100に復帰しており、そのために補正係数が77に増加している。第2表示部、第3表示部、第4表示部については、図5(a)と同様である。5(c)では、第1表示部の輝度の測定値が、補正係数が10%増加されたことから輝度が100の初期定数値に戻され、他の画面は初期定数値を維持している状態である。この場合、第1表示部の輝度は他の画面の輝度と同等になり、全表示部の輝度を使用者が所望する輝度に保つことができる。
図6は、本実施の形態の投射型マルチ映像表示装置の輝度補正動作を示すフローチャートである。
なお、図5(a)〜(c)では、本実施の形態の4表示部を各々第1表示部〜第4表示部としたが、動作を説明するために、第1表示部をマスター表示部とし、第2表示部を第1スレーブ表示部、第3表示部を第2スレーブ表示部、第4表示部を第3スレーブ表示部とする。なお、事前に、4面の投射型マルチ映像表示装置の設置時に、初期の輝度調整がマニュアル或いは測定器等を用いて実施され、最初の測定値が初期定数値として記憶部18に格納されているものとし、また、第2スレーブ表示部の輝度のみが変化した場合とする。また、図6では、各投射型映像表示装置の各補正係数演算部と各記憶部を直接的あるいは間接的に接続している。具体的には、例えば、各画面用の構成のうち各装置制御部21を通信接続している。
マスター表示部の輝度測定部16で検出される輝度の測定値をSm、第1から第3の各スレーブ表示部で同様にして検出される輝度の測定値をS1、S2、S3とする。また、ここでの初期輝度調整が完了した時点での、マスター表示部の輝度の測定値をSmi、第1から第3の各スレーブ表示部の輝度の測定値をS1i、S2i、S3iとする。更に、マスター表示部の光変調制御部(輝度補正部)23の係数をCmi、第1から第3の各スレーブ表示部で同様に設定される光変調制御部(輝度補正部)23の係数をそれぞれC1i、C2i、C3iとしたとき、マスター表示部の実力評価値Emは次式(1)で表現できる。ここで、定数100は光変調制御部(輝度補正部)23の係数の最大値である。
Em=(Sm/Smi)・(100/Cmi) (1)
同様にして、第1から第3の各スレーブ表示部での実力評価値E1,E2,E3は次式(2)、(3)、(4)で表現できる。
E1=(S1/S1i)・(100/C1i) (2)
E2=(S2/S2i)・(100/C2i) (3)
E3=(S3/S3i)・(100/C3i) (4)
各係数Cmi,C1i、C2i、C3iは、設置調整時に各DLP表示部の輝度Yが等しくなるよう調整され、係数Smi、S1i、S2i、S3iと共に、その後の運転中は初期状態を示す定数として保持される。また、測定値Sm、S1、S2、S3は、ANSIルーメン等の輝度絶対値として得られるものではなく、輝度変化を評価する相対値として得られる。
マスター表示部は、自表示部の輝度値(実力評価値)を測定して記憶部18から初期定数値を読み出すと共に、装置制御部21を介して定期的に第1から第3の各スレーブ表示部に対して輝度値(実力評価値)を測定して送信するように要求し、各スレーブ表示部は、夫々の装置制御部21を介してマスター表示部に実力評価値E1、E2、E3を返す。マスター表示部では、装置制御部21において、自身の実力評価値Em及び第1から第3の各スレーブ表示部より得られた実力評価値E1、E2、E3を比較し、その中から最小値を求める。
設置時の調整完了時点ではSm=Smi、S1=S1i,S2=S2i,S3=S3iであり、仮に初期調整状態がCmi=90、C1i=80、C2i=100、C3i=85となっている場合、各実力評価値はEm=1.11、E1=1.25、E2=1.0、E3=1.18となる。ちなみにこの初期状態において、全表示部の中で実現し得る最大輝度が最も暗いのは、実力評価が最も低いE2=1.0となり、最も明るいのはE1=1.25となる。
次に光源部11の輝度が変化した場合を考える。運転開始後の各表示部での調整は、下式(5)、(6)、(7)、(8)に基づいて、係数Gm,G1,G2,G3を変更することによって実現される。
E´m=Em・Gm (5)
E´1=E1・G1 (6)
E´2=E2・G2 (7)
E´3=E3・G3 (8)
ここでは簡単にするため、第2スレーブ表示部の輝度Yのみが変化したと仮定する。輝度が変化した場合、式(3)におけるS2が変化する。初期の輝度の測定値S2iは設置調整完了時に固定されるため、S2/S2iはそのまま輝度Yの変化量をあらわすことになる。ここで仮にS2/S2i=0.9、即ち10%の輝度低下をした場合、E2=0.9・1.0=0.9となる。このとき、第2スレーブ表示部の輝度のみが0.9Yとなり、他のDLP表示部では輝度Yのままとなっている。
マスター表示部は、光源部11がON状態であるか否かを判断する(ST1)。光源部11がON状態でない場合(ST1:NO)には、ステップST1を繰り返して光源部11のON状態を待ちうけ、光源部11がON状態である場合(ST1:YES)には、自表示部を含む各表示部の輝度値を測定する(ST2)。
マスター表示部は、各表示部の初期定数値を記憶部18から読み出し(ST3)、各測定値と各初期定数値を比較し(ST4)、比較結果が略合致するか否かを判断する(ST5)。
比較結果が略合致しない場合(ST5:NO)には、マスター表示部は、自身の測定値(実力評価値)と通信経由で取得した第1から第3の各スレーブ表示部の測定値(実力評価値)とから、第2スレーブ表示部の輝度0.9Yが最も低いことを検出し(ST6)、補正係数を算出する(ST7)。この例では、第2スレーブ表示部以外の表示部に対して輝度Yを0.9Yに変更するよう通信経由でマスター表示部が補正係数を転送し(ST8)、マスター表示部自身、及び、第1から第3の各スレーブ表示部では、この補正係数に基づいて、係数Gを変更する(ST9)。また、調整後は、式(5)〜(8)により算出されるE´m、E´1、E´2、E´3が新たな実力評価値として用いられる。比較結果が略合致した場合(ST5:YES)には、マスター表示部は、ステップST10の処理に進む。
以上の操作により、すべての表示部の輝度値は設置調整時より10%低下するものの同じ輝度に保つことができる。マスター表示部は、これら一連の動作を、所定時間の経過(ST10)毎に行って、例えば1分程度の間隔で実行することによって、マスター表示部、及び第1から第3の各スレーブ表示部の各表示部間の輝度を一定に保つことが可能となる。
このように、本実施の形態の投射型マルチ映像表示装置によれば、各表示部の輝度変化を常時測定することができると共に、マスタ表示部と第1から第3の各スレーブ表示部間で定期的に通信を行うことにより、運用途中にランプの輝度変化があった場合でも各表示部間の輝度バラツキを補正できる。また、設置調整完了時の輝度の測定値に対するその後の測定値の比に基づいて補正を行うため、輝度センサーの値については絶対値としての精度が必要なく、安価な輝度センサーを使用することができる。
尚、上記の実施の形態では設置調整時の輝度の測定値を保存し、現在の輝度の測定値との比で輝度変化を検出したが、本発明の方法はこの方法に限定されるものではなく、例えば精度の高い輝度センサーを使用することによって、設置調整時の輝度の測定値の保存を省略するようにしてもよい。
このように、本実施形態の投射型マルチ映像表示装置は、実施の形態1の投射型映像表示装置を複数用いて、各投射型映像表示装置の各補正係数演算部と各記憶部を直接的あるいは間接的に接続し、複数の映像信号を一度に表示可能に構成されており、各投射型映像表示装置の補正係数演算部17では、個々の補正係数を演算せず、1台の投射型映像表示装置の補正係数演算部17に、他の投射型映像表示装置の輝度の測定値と前記初期定数値が集約され、その測定値から最低輝度である投射型映像表示装置を判定してその輝度を検出し、該最低輝度に合致するように前記各測定値の各々の補正係数を演算し、演算結果を各投射型映像表示装置に転送し、各投射型映像表示装置に、該演算結果に基づいて補正を実施させるものである。
また、本実施形態の投射型マルチ映像表示装置の映像表示方法は、実施の形態1の投射型映像表示装置を複数用いて、各投射型映像表示装置の各補正係数演算部と各記憶部を直接的あるいは間接的に接続し、複数の映像信号を一度に表示可能に構成された投射型マルチ映像表示装置の映像表示方法であり、各投射型映像表示装置では個々に補正係数を演算せず、1台の投射型映像表示装置に、他の投射型映像表示装置の輝度の測定値と初期定数値を集約させるステップと、その投射型映像表示装置で、最低輝度である投射型映像表示装置を判定してその輝度を検出するステップと、該最低輝度に合致するように、各測定値の各々の補正係数を演算するステップと、該演算結果を各投射型映像表示装置に転送するステップと、各投射型映像表示装置で演算結果に基づく補正が実施されるステップを有するものである。
実施の形態1においては、単体の投射型映像表示装置の場合について説明したが、本実施の形態のように投射型映像表示装置を複数台用いて大画面を構成する投射型マルチ映像表示装置であっても、各装置の記憶部にて保持する輝度特性を一致させることで、常に各装置の輝度特性を統一することができる。その結果、投射型マルチ映像表示装置の全体としての輝度を常に一定に保つことが可能となる。
このように本実施の形態の投射型マルチ映像表示装置でも、実施の形態1と同様に、表示光変調部の種類、あるいは投射型映像表示装置の構成に依存することなくあらゆる投射型マルチ映像表示装置に適用でき、表示される映像の輝度を常時測定して調整することができる投射型マルチ映像表示装置、及び、その映像表示方法を提供することができる。
実施の形態3.
図7は、本発明の実施形態3に係る投射型映像表示装置の概略構成を示すブロック図である。
図7の実施の形態3の投射型映像表示装置が図1に示した実施の形態1と異なる点は、光源部11aからの出射光51のうち透過/反射部12を透過した光52が表示変調部13に入射されており、反射した光53が輝度測定部16に入射されている点である。
実施の形態1においては、透過/反射部12からの透過光52が輝度測定部16へ、反射光53が表示光変調部13へと導かれるよう構成された投射型映像表示装置の場合を示したが、本実施の形態では、透過/反射部12を、透過光52が表示光変調部13へ、反射光53が輝度測定部16へ導かれるように構成している。そして、このように構成しても実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
このように、本実施の形態では、光源部11aと透過/反射部12及び表示変調部13の位置関係が実施の形態1とは異なる構成であっても、実施の形態1と同様に、表示光変調部の種類、あるいは投射型映像表示装置の構成に依存することなくあらゆる投射型映像表示装置に適用でき、表示される映像の輝度を常時測定して調整することができる投射型映像表示装置、及び、その映像表示方法を提供することができる。
実施の形態4.
図8は、本発明の実施形態4に係る投射型映像表示装置の概略構成を示すブロック図である。
図8の実施の形態4の投射型映像表示装置が図1に示した実施の形態1と異なる点は、スクリーン2が、投射型映像表示装置1bの外部に設けられている点、すなわち、投射型映像表示装置1bはフロントプロジェクタであり、光学部品部14aから出射された変調投射光が外部に設けられたスクリーン2に投射される点である。他の構成は実施の形態1のリアプロジェクタの場合と同様である。
つまり、本実施の形態の投射型映像表示装置1bでは、その筐体の内部に、表示光変調部13からの変調投射光により画像が表示されるスクリーンを有しておらず、投射型映像表示装置1bの筐体の外部に設けられるスクリーン2に変調投射光が投射される。
このように、本実施の形態は、フロントプロジェクタであることから、リアプロジェクタである実施の形態1とは異なる構成であっても、実施の形態1と同様に、表示光変調部の種類、あるいは投射型映像表示装置の構成に依存することなくあらゆる投射型映像表示装置に適用でき、表示される映像の輝度を常時測定して調整することができる投射型映像表示装置、及び、その映像表示方法を提供することができる。
実施の形態5.
図9は、本発明の実施形態5に係る投射型映像表示装置の概略構成を示すブロック図である。
図9の実施の形態5の投射型映像表示装置が図8に示した実施の形態4と異なる点は、光源部11aからの出射光51のうち透過/反射部12を透過した光52が表示変調部13に入射されており、反射した光53が輝度測定部16に入射されている点である。
実施の形態4においては、透過/反射部12からの透過光52が輝度測定部16へ、反射光53が表示光変調部13へと導かれるよう構成された投射型映像表示装置の場合を示したが、本実施の形態では、透過/反射部12を、透過光52が表示光変調部13へ、反射光53が輝度測定部16へ導かれるように構成している。そして、このように構成しても実施の形態4と同様の効果を得ることができる。
このように、本実施の形態では、光源部11aと透過/反射部12及び表示変調部13の位置関係が実施の形態4とは異なる構成であっても、実施の形態4と同様に、表示光変調部の種類、あるいは投射型映像表示装置の構成に依存することなくあらゆる投射型映像表示装置に適用でき、表示される映像の輝度を常時測定して調整することができる投射型映像表示装置、及び、その映像表示方法を提供することができる。
上記した各実施の形態では、プロジェクタあるいは投射型映像表示装置の場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、光源を備えた映像表示装置であれば、表示用のスクリーンを内蔵させているリアプロジェクタタイプであるか、スクリーンが外部にあるフロントプロジェクタタイプであるか、あるいは、表示光変調部が反射型か透過型か、液晶デバイスであるかDMDデバイスであるか等の違いに関わらず、上記した各実施の形態と同様な効果を得ることができる。
また、例えば、プロジェクタの投射光学系内で光路を誘導するために用いられる反射鏡を、本発明のように透過/反射部に置き換えた場合、輝度測定部への透過光を減衰させて入射させることができる。これにより、新たに輝度減衰用フィルタを配置することなく輝度の測定値が飽和するのを防ぐことが可能となる。
さらに、投射光学系の内部に本発明を組み込むことにより、輝度の自動調整機能部を小型化することができる。その結果、例えば、モバイルプロジェクタ等の小形の筐体を有する装置であっても、輝度の自動調整機能を実現することができる。
また、投射光学系内の反射鏡を透過/反射部に置き換え、さらに、投射光学系内部に輝度測定部を配置することで、投射型映像表示装置の光学経路による輝度測定への影響を極力抑制し、光源の輝度変化を、従来手法に比べてより精度良く測定することが可能となる。
さらに、本発明の投射型映像表示装置を複数台用いて投射型マルチ映像表示装置を構成した場合には、各装置の記憶部が保持する所望の輝度特性を統一することにより、常に各装置の輝度特性を一致させることが可能となる。
本発明の実施形態1に係る投射型映像表示装置の概略構成を示すブロック図である。 図1の透過/反射部12が光源部11からの出射光51を透過光52と反射光53に分離させる場合の一例を示した図である。 図1の表示光変調部13内の表示光変調素子31が反射型のDMD素子になった場合の一例を示したブロック図である。 表示光変調素子31bが反射型の液晶素子である場合の一例を示したブロック図である。 (a)〜(c)は、本発明の実施形態2に係る複数(4表示部)の映像信号を一度に表示可能な投射型マルチ映像表示装置の画面を示す図である。 実施の形態2の投射型マルチ映像表示装置の輝度補正動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態3に係る投射型映像表示装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態4に係る投射型映像表示装置の概略構成を示すブロック図である。 図9は、本発明の実施形態5に係る投射型映像表示装置の概略構成を示すブロック図である。
符号の説明
1、1a、1b、1c 投射型映像表示装置、 2、15 スクリーン、 11、11a 光源部、 12 透過/反射部(ハーフミラー)、 13 表示光変調部、 14、14a 光学部品部、 16 輝度測定部、 17 補正係数演算部、 18 記憶部、 21 装置制御部、 22 映像信号処理部、 23 光変調制御部(輝度補正部)、 24 電源部、 31、31a、31b 表示光変調素子、 41 光源用ランプ、 42 反射するリフレクタ、 43a 第1の分光用ダイクロイックミラー、 43b 第2の分光用ダイクロイックミラー、 44a 弟1の集光用ダイクロイックミラー、 44b 弟2の集光用ダイクロイックミラー、 51 光源からの出射光、 52 透過/反射部12の透過光、 53 透過/反射部12からの反射光、 61a、61b、61c 反射型の液晶パネル、 62a 第1の偏光ビームスプリッタ(PBS)、 62b 第2の偏光ビームスプリッタ(PBS)、 62c 第3の偏光ビームスプリッタ(PBS)、 63a、63b、63c 回折格子、 64a、64b、64c 1/4波長板。

Claims (12)

  1. 映像を投射して表示可能な輝度を有する出射光を発生させる光源と、
    外部から入力される映像信号に基づいて前記出射光を変調させた変調投射光にして出力する表示光変調部と、
    前記外部から入力される映像信号を、前記表示光変調部で前記出射光を変調させるための制御信号にして出力する光変調制御部と、
    を備える投射型映像表示装置であって、
    前記光源からの出射光を、その一部を透過させた透過光と、その残りを反射させて進行方向を変化させた反射光に分離させる透過/反射部と、
    前記透過光と反射光のうちの進行方向が前記表示光変調部ではない方である測定用光の輝度を測定する輝度測定部と、
    投射型映像表示装置の製造時あるいは設置時に調整される前記測定用光の輝度の初期定数値を格納する記憶部と、
    前記輝度の測定値と前記初期定数値を比較し、比較結果が略合致しない場合に、前記測定値を前記初期定数値に略合致させるための補正係数を演算する補正係数演算部と
    を更に備え、
    前記光変調制御部は、前記補正係数演算部から出力される補正係数により、外部より入力される映像信号を表示させる信号の輝度を補正してから出力する
    ことを特徴とする投射型映像表示装置。
  2. 前記透過/反射部は、前記光源からの出射光を前記表示光変調部に導く反射鏡の位置に、該反射鏡の代わりに設置される
    ことを特徴とする請求項1に記載の投射型映像表示装置。
  3. 前記透過/反射部は、前記透過光が前記表示光変調部に出力され、前記反射光が前記輝度測定部に出力される位置及び角度で配置される
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の投射型映像表示装置。
  4. 前記透過/反射部は、前記透過光と前記反射光の比率について、前記表示光変調部に出力される方の比率が前記輝度測定部に出力される方の比率よりも小さくなるように設定される
    ことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の投射型映像表示装置。
  5. 前記透過/反射部は、前記透過光と前記反射光の比率について、前記輝度測定部に出力される方の輝度が、前記輝度測定部で測定可能な輝度よりも小さくなるように設定される
    ことを特徴とする請求項4に記載の投射型映像表示装置。
  6. 前記表示光変調部は、反射型の光変調素子を備える
    ことを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の投射型映像表示装置。
  7. 前記表示光変調部は、透過型の光変調素子を備える
    ことを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の投射型映像表示装置。
  8. 前記投射型映像表示装置の筐体の内部に、前記表示光変調部からの変調投射光により画像が表示されるスクリーンを有する
    ことを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載の投射型映像表示装置。
  9. 前記投射型映像表示装置の筐体の内部には、前記表示光変調部からの変調投射光により画像が表示されるスクリーンを有しておらず、
    前記投射型映像表示装置の筐体の外部に設けられるスクリーンに前記変調投射光が投射される
    ことを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載の投射型映像表示装置。
  10. 映像を投射して表示可能な輝度を有する出射光を発生させる光源と、
    外部から入力される映像信号に基づいて前記出射光を変調させた変調投射光にして出力する表示光変調部と、
    前記外部から入力される映像信号を、前記表示光変調部で前記出射光を変調させるための制御信号にして出力する光変調制御部と、
    を備える投射型映像表示装置の映像表示方法であって、
    出射光を、その一部を透過させた透過光と、その残りを反射させて進行方向を変化させた反射光に分離させるステップと、
    前記透過光と反射光のうちの進行方向が前記表示光変調部ではない方である測定用光の輝度を測定するステップと、
    投射型映像表示装置の製造時あるいは設置時に調整される前記測定用光の輝度の初期定数値を格納するステップと、
    前記輝度の測定値と前記初期定数値を比較するステップと、
    上記ステップの比較結果が略合致しない場合に、前記測定値を前記初期定数値に略合致させるための補正係数を演算するステップと
    前記補正係数により、外部より入力される映像信号を表示させる信号の輝度を補正してから出力するステップ
    を有することを特徴とする投射型映像表示装置の映像表示方法。
  11. 請求項1〜9の何れかに記載の投射型映像表示装置を複数用いて、各投射型映像表示装置の各補正係数演算部と各記憶部を直接的あるいは間接的に接続し、複数の映像信号を一度に表示可能な投射型マルチ映像表示装置であって、
    各投射型映像表示装置の補正係数演算部では、個々の補正係数を演算せず、
    1台の投射型映像表示装置の補正係数演算部に他の投射型映像表示装置の輝度の測定値と前記初期定数値が集約され、
    その測定値から最低輝度である投射型映像表示装置を判定してその輝度を検出し、
    該最低輝度に合致するように前記各測定値の各々の補正係数を演算し、
    演算結果を各投射型映像表示装置に転送し、
    各投射型映像表示装置に、該演算結果に基づいて補正を実施させる
    ことを特徴とする投射型マルチ映像表示装置。
  12. 請求項1〜9の何れかに記載の投射型映像表示装置を複数用いて、各投射型映像表示装置の各補正係数演算部と各記憶部を直接的あるいは間接的に接続し、複数の映像信号を一度に表示可能な投射型マルチ映像表示装置の映像表示方法であって、
    各投射型映像表示装置では個々に補正係数を演算せず、
    1台の投射型映像表示装置に、他の投射型映像表示装置の輝度の測定値と前記初期定数値を集約させるステップと、
    その投射型映像表示装置で、最低輝度である投射型映像表示装置を判定してその輝度を検出するステップと、
    該最低輝度に合致するように、前記各測定値の各々の補正係数を演算するステップと、
    該演算結果を各投射型映像表示装置に転送するステップと、
    各投射型映像表示装置で前記演算結果に基づく補正が実施されるステップ
    を有することを特徴とする投射型マルチ映像表示装置の映像表示方法。
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